放電加工裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大致涉及放電加工裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于在工件中鉆孔 的放電加工裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 放電加工（EDM)是將負(fù)電極定位在導(dǎo)電工件上，并且絕緣液體在其間傳導(dǎo)的工 藝。電流在電極和工件之間傳遞，并局部侵蝕工件以在其中形成所希望的特征。在典型的 應(yīng)用中，電極可用于在工件中鉆任何所希望的形狀的孔。
[0003] 例如，許多燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動機(jī)部件被加工以帶有小孔以使冷卻通過的空氣。尤其地， 電極可相對于發(fā)動機(jī)部件是傾斜的以鉆孔。通常，用于加工孔的工藝可包括三個階段，如接 觸階段、正常鉆孔階段和穿透階段。
[0004] 然而，在傳統(tǒng)的放電加工工藝中，特別是當(dāng)電極相對于工件是傾斜的時，因?yàn)榻^緣 流體的低效的沖洗和電極和工件之間的短路，接觸階段和/或穿透階段可能是耗時的。
[0005] 另外，在傳統(tǒng)加工工藝中，由于接觸階段和穿透階段可能沒有控制好，孔的質(zhì)量可 能降低，其可減少渦輪機(jī)發(fā)動機(jī)部件的壽命并導(dǎo)致其破裂的風(fēng)險。
[0006] 因此，需要用于加工工件的新的和改進(jìn)的放電加工裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了放電加工裝置。放電加工裝置包括構(gòu)造成在工 件中加工所希望的特征的電極，構(gòu)造成使電極和工件帶相反電極性的脈沖發(fā)生器，構(gòu)造成 在電極和工件之間傳遞加工溶液的加工溶液源，和構(gòu)造成驅(qū)動電極相對于工件移動的伺服 馬達(dá)。放電加工裝置還包括構(gòu)造成檢測加工信號的至少一個檢測元件和控制器?？刂破鞲?據(jù)多個在其中預(yù)定的第一工藝參數(shù)控制脈沖發(fā)生器和伺服馬達(dá)以加工工件并分析檢測的 加工信號以產(chǎn)生第一響應(yīng)信號以激活多個在其中預(yù)定的與第一工藝參數(shù)不同的第二工藝 參數(shù)以加工工件。
[0008] 本發(fā)明的另一實(shí)施例還提供了放電加工方法。放電加工方法包括驅(qū)動電極相對于 工件移動，電極和工件之間傳遞電流，同時在其間循環(huán)加工溶液，以便根據(jù)多個第一工藝參 數(shù)在工件中加工所希望的特征，檢測在放電加工工藝中的加工信號，以及接收和分析檢測 的加工信號以產(chǎn)生第一響應(yīng)信號以激活多個與第一工藝參數(shù)不同的第二工藝參數(shù)以加工 工件。
【附圖說明】
[0009] 根據(jù)下文中結(jié)合附圖的具體描述，可以更清楚本公開的上述以及其它方面、特征 和優(yōu)點(diǎn)，其中： 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的放電加工裝置的示意圖；和 圖2(a)-2(C)是用于顯示圖1所示的放電加工裝置的不同加工階段的示意圖。
[0010] 部件列表

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本公開優(yōu)選的實(shí)施例將在下文中參考附圖描述。在下文的描述中，不具體描述眾 所周知的功能或結(jié)構(gòu)以避免使本公開因不必要的細(xì)節(jié)而模糊。
[0012] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的放電加工裝置10的示意圖。在本發(fā)明的 實(shí)施例中，放電加工（EDM)裝置10可用于在工件100中加工孔101。如圖1所示，EDM裝置 10包括電極11、脈沖發(fā)生器12、加工溶液源13、控制器14、伺服馬達(dá)15、電壓檢測元件16、 電流檢測元件17和位置檢測元件18。
[0013] 在顯示的實(shí)施例中，電極11和工件100分別連接至脈沖發(fā)生器12的負(fù)極和正極。 因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電極11可作為負(fù)極而工件100可作為正極。加工溶液源13可 單獨(dú)地設(shè)置并用于在電極11和工件100之間傳遞加工溶液，諸如電解液或脫離子水。另外， 栗（未示出）可連接至加工溶液源13,用于控制加工溶液壓力。備選地，加工溶液源13可 連接至控制器14。因此，在操作中，脈沖發(fā)生器12可在電極11和工件100之間傳遞脈沖電 流以從工件100去除材料來形成孔101，同時加工溶液將去除的材料帶出孔101。在顯示的 實(shí)施例中，電極11是中空的。箭頭130和131指示加工溶液的循環(huán)方向。備選地，電極11 可具有其它結(jié)構(gòu)，其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
[0014] 伺服馬達(dá)15用于驅(qū)動電極11移動，諸如直線地移動和/或旋轉(zhuǎn)。備選地，其它合 適的馬達(dá)可用于驅(qū)動電極11移動。檢測元件16-18可用于檢測在放電加工工藝（操作） 中的加工信號。例如，電壓檢測元件16和電流檢測元件17可分別用于檢測在電極11和工 件100之間的電壓和電流信號。位置檢測元件18可用于在操作期間檢測電極11的位置信 號。在一個非限定的示例中，電壓檢測元件16和位置檢測元件18分別包括測量器件，其由 Washington的Everett的Fluke以商品名稱為Fluke DP 120來進(jìn)行銷售。進(jìn)一步地，對 于這個示例，電流檢測元件17包括Oregon的Beaverton的Tektronix銷售的商品名稱為 Tektronix TCP 303的AC/DC電流測量系統(tǒng)。
[0015] 控制器14包括信號接收模塊140、處理模塊141和工藝參數(shù)模塊142。在一個非 限定的示例中，信號接收模塊140包括Texas的Austin的NationalInstrumentsInc.銷 售的商品名稱為NI6115的信號采樣器件。處理模塊141包括微處理器，諸如CPU。工藝參 數(shù)模塊142包括由California的MountainView的CurrentEDMInc.銷售的商品名稱為 EDMCT300的控制柜。在顯示的實(shí)施例中，信號接收模塊140、處理模塊141和工藝參數(shù)模 塊142是分開地設(shè)置的。在其它實(shí)施例中，信號接收模塊140和處理模塊141可結(jié)合至工 藝參數(shù)模塊142中。
[0016] 在顯示的實(shí)施例中，工藝參數(shù)模塊142可預(yù)載入預(yù)定的工藝參數(shù)，并可包括用于 檢測伺服馬達(dá)15的運(yùn)動并輸出運(yùn)動信號至位置檢測元件18的編碼器（未示出），使得位置 檢測元件18可檢測電極11的位置信號。信號接收模塊140可用于接收，特別是采樣檢測 的電壓、電流和電極位置的信號，并輸出接收的信號至處理模塊141用于分析以產(chǎn)生響應(yīng) 信號。工藝參數(shù)模塊142可接收響應(yīng)信號以控制伺服馬達(dá)15和脈沖發(fā)生器12執(zhí)行接下來 的動作。在一個實(shí)施例中，處理模塊141可將響應(yīng)信號發(fā)送回至信號接收模塊140,然后信 號接收模塊140可輸出響應(yīng)信號至工藝參數(shù)模塊142并將其觸發(fā)。
[0017] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，術(shù)語"接下來的動作"指的是EDM裝置10開始不同階段的 加工或停止加工。工藝參數(shù)可為預(yù)定的或根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)先輸入至工藝參數(shù)模塊142,這可 被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地實(shí)現(xiàn)。工藝參數(shù)的非限定的示例包括伺服饋送率、脈沖導(dǎo)通時間、 脈沖關(guān)閉時間、峰值電流、電容、加工溶液壓力和電極旋轉(zhuǎn)速度等。
[0018] 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，EDM裝置10可使用三個檢測元件16-18中的至少一 個。位置檢測元件18可直接連接至伺服馬達(dá)15用于檢測電極11的位置信號。另外，EDM 裝置10可包括顯示裝置143,諸如IXD，以連接至處理模塊141用于觀察檢測信號的波形。 進(jìn)一步地，電流放大器19,諸如Oregon的Beaverton的Tektronix銷售的TektronixTCPA 300,可設(shè)置在電流檢測元件17和信號接收模塊140之間以在電流信號被發(fā)送至接收模塊 140中之前放大來自電流檢測元件17的電流信號。
[0019] 圖2(a)_2(c)是用于顯示放電加工裝置10的不同加工階段的示意圖。在顯示的 實(shí)施例中，電極11相對于工件100是傾斜的，并構(gòu)造成用于在工件100中加工孔101。進(jìn)一 步地，對于顯示的實(shí)施例，孔101是通孔。在本發(fā)明的實(shí)施例中，術(shù)語"傾斜的"指的是電極 11不是垂直于工件100的加工表面102。備選地，電極11可定向?yàn)榇怪庇诠ぜ?00。
[0020] 在顯示的實(shí)施例中，加工工藝可包括圖2(a)所示的接觸階段，圖2(b)所示的正常 加工階段和圖2(c)所示的穿透階段。尤其地，三個加工階段可使用不同的工藝參數(shù)以達(dá)到 各自的更高的加工效率和質(zhì)量。在一個實(shí)施例中，用于接觸階段和正常加工階段的工藝參 數(shù)可相同，并與穿透階段的不同。在另一個實(shí)施例中，用于正常加工階段和穿透階段的工藝 參數(shù)可相同，并與接觸階段的不同。備選地，孔101可為盲孔，在此情況下，加工工藝將不包 括穿透階段。在某些實(shí)施例中，因?yàn)楫惓５姆烹娡ǔ？稍诮佑|階段和穿透階段發(fā)生，檢測的 電壓和電流信號的波形相比于正常加工階段中的可能是不穩(wěn)定的。相比正常加工階段中的 波形，位置信號的波形可更平穩(wěn)。
[0021] 如圖1和2所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在放電加工開始之